| 介紹了利用數(shù)據(jù)采集器對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信息進(jìn)行采集的操作流程，重點(diǎn)闡述了風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障的振動(dòng)波形、特征頻率，利用頻譜分析判斷故障機(jī)理，進(jìn)行設(shè)備故障診斷。
０ 引言
振動(dòng)是回轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的重要特性。利用數(shù)據(jù)采集器對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的振動(dòng)信息進(jìn)行采集，然后通過振動(dòng)頻譜分析，可以快速、準(zhǔn)確地診斷出如轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)軸彎曲、軸承損壞與松動(dòng)、軸系不對(duì)中及動(dòng)靜件摩擦等故障存在的原因，從而達(dá)到故障早期發(fā)現(xiàn)、診斷迅速及時(shí)、結(jié)論定點(diǎn)定量、機(jī)理清楚明白之目的。
1 具體操作流程
其中被測(cè)對(duì)象是指所要檢測(cè)設(shè)備的某一部件，基頻是指被測(cè)對(duì)象的基本回轉(zhuǎn)頻率；檢測(cè)內(nèi)容包括檢測(cè)方向（水平、垂直、軸向）、譜圖類型（波形圖、速度頻譜圖、加速度頻譜圖）等；查找具有代表性的振動(dòng)信息特征是指剔除沖擊信號(hào)以后尋找含有一定規(guī)律性的譜線族（如削波、軌跡尖角、某一倍頻振值升高等）；判斷振動(dòng)值是否異常是指將波形或頻譜圖所反映的較大振值與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較并得出評(píng)判結(jié)果；分析故障機(jī)理主要是根據(jù)波形或振動(dòng)值超標(biāo)時(shí)所在頻率段綜合分析、判斷出故障發(fā)生的原因。在該過程中信號(hào)測(cè)試是基礎(chǔ)，查找具有代表性的振動(dòng)信息特征是核心，分析故障機(jī)理是關(guān)鍵。
2 信息的采集
2.1 檢測(cè)部位的選擇
在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，轉(zhuǎn)子及其支撐系統(tǒng)是設(shè)備的核心部件，70%的設(shè)備故障都和轉(zhuǎn)子及其組件有關(guān)。因此回轉(zhuǎn)機(jī)械的信號(hào)采集主要以轉(zhuǎn)子振動(dòng)信息和支承軸承座振動(dòng)信息為主。一般把軸承處選為主要測(cè)點(diǎn)，把機(jī)殼、箱體、基礎(chǔ)等部件選為輔助測(cè)點(diǎn)。
2.2 測(cè)點(diǎn)的布置
由于不同故障、不同頻段在測(cè)試方向上的敏感程度不同，故在旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信息的采集上，對(duì)于低頻信號(hào)（工頻5倍以下）分垂直、水平、軸向3個(gè)方向；對(duì)高頻信號(hào)（1kHz以上），由于對(duì)方向性不太敏感，故只測(cè)垂直或水平一個(gè)方向即可。為了保證所測(cè)數(shù)據(jù)的可比性，測(cè)點(diǎn)一經(jīng)選定就應(yīng)作出相應(yīng)標(biāo)記，以使每次測(cè)量都在同一測(cè)點(diǎn)上進(jìn)行，同時(shí)保證每次測(cè)量時(shí)設(shè)備的工況都相同。在選擇測(cè)點(diǎn)時(shí)還應(yīng)該考慮環(huán)境因素的影響，盡可能地避免選擇高溫、高濕、出風(fēng)口和溫度變化劇烈的地方作為測(cè)量點(diǎn)，以保證測(cè)量結(jié)果的有效性。
3 測(cè)量結(jié)果的分析
3.1 根據(jù)時(shí)間波形初步分析
一般而言，單純不平衡的振動(dòng)波基本上是正弦式波形，徑向振動(dòng)較大，振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化明顯，振動(dòng)強(qiáng)度正比于轉(zhuǎn)速的平方；單純不對(duì)中振動(dòng)波形比較穩(wěn)定、光滑、重復(fù)性好，波形在基頻正弦波上存在兩倍頻次峰，平行不對(duì)中振值主要反應(yīng)在徑向，角度不對(duì)中振值主要反應(yīng)在軸向，且對(duì)負(fù)荷變化較敏感；轉(zhuǎn)子組件松動(dòng)及干摩擦產(chǎn)生的振動(dòng)波形比較毛糙、不平衡、不穩(wěn)定，還可能出現(xiàn)削波現(xiàn)象，松動(dòng)方向振動(dòng)大，振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化敏感；碰磨一般存在“削頂”波形；自激振動(dòng)，如油膜渦動(dòng)、油膜振蕩等，振動(dòng)波形比較雜亂，重復(fù)性差，波動(dòng)大。波形分析具有簡(jiǎn)捷、直觀的特點(diǎn)，可對(duì)設(shè)備故障作出初步判斷。但在實(shí)際檢測(cè)中，單純出現(xiàn)某一明顯特征波形的情況很少，往往都是以合成振動(dòng)引起的疊加波形出現(xiàn)。因此，要進(jìn)一步精確判斷故障發(fā)生的原因，還需利用頻譜分析。
3.2 頻譜分析
頻譜分析的目的是將構(gòu)成信號(hào)的各種頻率成分分解開來，以便于對(duì)振源的識(shí)別。由于各種振動(dòng)零部件在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中必定產(chǎn)生某一種相應(yīng)的特征頻率，故通過某一頻率的振動(dòng)烈度強(qiáng)弱，可判別振動(dòng)來源，而且這一特征頻率始終與基頻（即被測(cè)對(duì)象工作頻率）保持某一倍數(shù)關(guān)系。常見振動(dòng)原因及特征頻率見。
頻譜中的橫軸表示時(shí)間，縱軸為電壓幅度，曲線是表示隨時(shí)間變化的電壓幅度，這是時(shí)域的測(cè)量方法。如果要觀察其頻率的組成，要用到頻域法，其橫軸為頻率，縱軸為功率幅度，這樣就可看到在不同頻率上功率幅度的分布，就可以了解這兩個(gè)（或是多個(gè)）信號(hào)的頻譜，有了這些單個(gè)信號(hào)的頻譜，就可以把復(fù)雜信號(hào)再現(xiàn)、復(fù)制出來。
分析圖2風(fēng)機(jī)在400Hz工作頻率下的頻域普及平均譜和圖3風(fēng)機(jī)在400Hz工作頻率下的時(shí)域譜，有下列特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子徑向振動(dòng)出現(xiàn)2倍頻以1倍頻2倍頻分量為主2倍頻所占比例較大；轉(zhuǎn)子軸向振動(dòng)在1倍頻、2倍頻和3倍頻處有穩(wěn)定的高峰，達(dá)到徑向振動(dòng)的50%以上，4～10倍頻分量較?。粡较蛘駝?dòng)較大，有高次諧波出現(xiàn)振動(dòng)不穩(wěn)定；時(shí)域波形穩(wěn)定，每次出現(xiàn)1個(gè)、2個(gè)或3個(gè)峰值。
不對(duì)中故障產(chǎn)生的頻譜圖特征有如下特點(diǎn)，說明風(fēng)機(jī)存在嚴(yán)重不對(duì)中現(xiàn)象。
風(fēng)機(jī)在360Hz工作頻率下的徑向振動(dòng)平均譜有下列特點(diǎn)：強(qiáng)徑向振動(dòng)，特別是在垂直方向出現(xiàn)3～10倍頻；徑向振動(dòng)較大，尤其垂直徑向振動(dòng)較大，含有1∕2倍頻、3∕2倍頻等分?jǐn)?shù)頻率分量；時(shí)域波形的雜亂，有明顯的不穩(wěn)定非周期信號(hào)。
風(fēng)機(jī)機(jī)械松動(dòng)分為結(jié)構(gòu)松動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)部件松動(dòng)，造成機(jī)械松動(dòng)的原因：安裝不良、長期磨損基礎(chǔ)或機(jī)座損壞，零部件破損。360Hz徑向振動(dòng)的平均譜符合機(jī)械松動(dòng)的故障的頻譜圖和波形特征，證明風(fēng)機(jī)存在機(jī)械松動(dòng)。
為了減少電壓對(duì)頻率的影響，采樣取在風(fēng)機(jī)降速過程，見圖5。比較風(fēng)機(jī)各個(gè)工作頻率下的峰值見表2，頻譜圖中有較穩(wěn)定的高峰，諧波能量沒有集中在工頻，其他倍頻幅值相差不大；隨著轉(zhuǎn)速的升降，振幅的升降不明顯，轉(zhuǎn)子平衡特性良好。
4 結(jié)論
特征頻率是各振動(dòng)零部件運(yùn)轉(zhuǎn)過程中必定產(chǎn)生的一種振動(dòng)成分，根據(jù)各頻率所對(duì)應(yīng)的諧波振動(dòng)分量所具有的振幅，可以比較直觀地分析判斷振動(dòng)來源，在多數(shù)情況下通過頻譜分析可以獲得比較滿意的診斷結(jié)論。但由于故障與頻率并不是嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，對(duì)于復(fù)雜的疑難故障應(yīng)采用綜合方法多角度進(jìn)行分析，才能得出更可靠的結(jié)論。
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